(57)【要約】各種自動操舵がなされるにあたって操舵輪から伝達される操舵反力をドライバの操舵入力に干渉させることなく抑制する。  車輪（ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）の各々に作用する制駆動力を該各々について個別に変化させることが可能な制駆動力可変手段（３００、６００）を備えた車両（１０）を制御する装置（１００）は、前記車両の目標運動状態に対応する目標状態量（γｔｇ）を設定する目標状態量設定手段と、予め設定された、前記目標状態量に対応する状態量（γ）及び前記車輪から操舵装置に伝達される操舵反力（Ｔ）と、前輪の左右制駆動力差（Ｆｆ）及び後輪の制駆動力差（Ｆｒ）との相対関係に基づいて、前記状態量及び操舵反力が、前記設定された目標状態量及び所定の目標操舵反力（Ｔｔｇ）となるように、前記制駆動力の目標値たる目標制駆動力を設定する目標制駆動力設定手段とを具備する。
2012001786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の各々に作用する制駆動力を該各々について個別に変化させることが可能な制駆動力可変手段を備えた車両を制御する装置であって、
前記車両の目標運動状態に対応する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、
予め設定された、前記目標状態量に対応する状態量及び前記車輪から操舵装置に伝達される操舵反力と、前輪の左右制駆動力差及び後輪の制駆動力差との相対関係に基づいて、前記状態量及び操舵反力が、前記設定された目標状態量及び所定の目標操舵反力となるように、前記制駆動力の目標値たる目標制駆動力を設定する目標制駆動力設定手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力が前記設定された目標制駆動力となるように前記制駆動力可変手段を制御する旨の自動操舵制御を実行する制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
ドライバの操舵入力の有無を判別する判別手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記自動操舵制御の実行期間において前記操舵入力が有ると判別された場合に前記自動操舵制御を終了する
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記判別手段は、前記操舵入力の有無として、ドライバ操舵トルク及びドライバ操舵角のうち少なくとも一方が基準値以上であるか否かを判別し、
前記制御手段は、前記少なくとも一方が前記基準値以上である場合に、前記自動操舵制御を終了する
ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記目標操舵反力は、予め設定された許容上限値以下である
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記状態量は前記車両のヨーレートであり、
前記目標状態量設定手段は、前記目標状態量として前記ヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記目標制駆動力設定手段は、前記相対関係の一部として、操舵輪の接地中心点と該操舵輪におけるキングピン軸の仮想接地点との距離たるキングピンオフセットに基づいて前記目標制駆動力を設定する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記車両の運動状態に対応付けられたドライバ意思を特定するドライバ意思特定手段を更に具備し、
前記目標制駆動力設定手段は、前記特定されたドライバ意思に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記路面の状態を特定する路面状態特定手段を更に具備し、
前記目標制駆動力設定手段は、前記特定された路面の状態に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【請求項１０】
前記目標制駆動力設定手段は、制動力に対し駆動力が優先されるように前記目標制駆動力を設定する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＫＡ（Lane Keeping Assist：車線維持走行のための操舵補助）等の各種自動運転機能を備えた車両に適用可能な、車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置に関係するものとして、舵角を制御するモータ１とステアリングトルクを制御するモータ２とを備えた自動操舵装置を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された自動操舵装置の制御方法によれば、自動操舵によって生じる操舵反力を上記モータ２のトルクによって打ち消すことが可能であるとされている。【０００３】
尚、レーンから逸脱することを判定したら、各輪の制動力を制御して目標ヨーを発生させる装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
また、車両のヨーレートが目標ヨーレートとなるように各輪の制駆動力を制御するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３６１６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１９３１５６号公報
【特許文献３】特開平３−２９２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
操舵トルクは、ドライバが意図的に行う操舵操作に対し影響を与える要素である。従って、この種の自動操舵がなされるにあたって生じる操舵反力を操舵トルクによって打ち消した場合、ドライバが自分の意思に基づいてステアリング操作を行うことによって生じる操舵トルクと、この操舵反力打消し用のトルクとが干渉し、ドライバに違和感を与えることがある。【０００７】
即ち、特許文献１の方法には、ドライバに違和感を与えることなく自動操舵によって生じた操舵反力を打ち消すことが困難であるという技術的問題点がある。【０００８】
また、特許文献１の方法によると、操舵反力を相殺するためのアシストトルクが、操舵反力に応じて検出される操舵トルクに基づいて演算される。即ち、操舵反力は、検出可能な程度の操舵トルクとして顕在化した後に推定されることになる。【０００９】
即ち、特許文献１の方法では、操舵反力を実現象としてしか検出できないことに起因して、ドライバが知覚し得る程度の有意な期間にわたって操舵反力は相殺されずに残存してしまうという技術的問題点もある。【００１０】
これらの技術的問題点は、自動操舵を制駆動力によって実現しつつも、操舵反力については何らの記述も示唆もない特許文献２及び３に開示される技術を適用したところで同様に生じ得る。【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、各種自動操舵がなされるにあたって操舵輪から伝達される操舵反力をドライバの操舵入力に干渉させることなく抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、車輪の各々に作用する制駆動力を該各々について個別に変化させることが可能な制駆動力可変手段を備えた車両を制御する装置であって、前記車両の目標運動状態に対応する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、予め設定された、前記目標状態量に対応する状態量及び前記車輪から操舵装置に伝達される操舵反力と、前輪の左右制駆動力差及び後輪の制駆動力差との相対関係に基づいて、前記状態量及び操舵反力が、前記設定された目標状態量及び所定の目標操舵反力となるように、前記制駆動力の目標値たる目標制駆動力を設定する目標制駆動力設定手段とを具備することを特徴とする。【００１３】
本発明に係る車両は、制駆動力可変手段を備える。【００１４】
制駆動力可変手段は、車両に備わる車輪（タイヤを含む）の各々に作用する制動力若しくは駆動力又はその両方を、当該各々について相互いに独立して変化させることが可能な手段である。制駆動力可変手段は、好適な一形態として、例えば、ＡＢＳ（Anti-lock Braking System）等を含む概念としての各種ＥＣＢ（Electronic Braking System）、駆動力可変デファレンシャル機構、又はインホイールモータシステム等の実践的態様を採り得る。【００１５】
制駆動力可変手段によれば、前輪及び後輪の各々について、左右輪相互間に制駆動力差を生じさせることができる。左右輪に制駆動力差が生じると、車両は、当該制駆動力差に応じて、駆動力差であれば駆動力が相対的に小さい車輪の側へ、制動力差であれば制動力が相対的に大きい車輪の側へ、夫々旋回する。【００１６】
本発明に係る車両の制御装置は、このような車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。【００１７】
本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、目標状態量設定手段により、車両の目標運動状態に対応する目標状態量が設定される。【００１８】
本発明に係る「目標運動状態」とは、車両が目標とする運動状態であって、且つ制駆動力可変手段を介した制駆動力の制御により導かれ得る運動状態を意味する。上述したように、制駆動力可変手段は、前輪及び後輪の左右制駆動力差によって車両の旋回挙動を制御し得る手段である。従って、車両の目標運動状態とは、好適な一形態として、目標車線を維持した走行や目標経路に沿った走行等を意味する。【００１９】
本発明に係る「目標状態量」とは、このような目標運動状態に対応する車両の状態量であって、車両の旋回挙動を規定する状態量である。目標状態量は、好適な一形態として、例えば、車両のヨーレート、車体スリップ角（車両の旋回接線方向に対する角度であり、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とのなす角度である）、或いは横加速度等の目標値である。【００２０】
尚、目標状態量設定手段は、例えば、目標走行路に沿って車両を走行させるための参照値となり得る物理量としての位置状態偏差（即ち、維持すべき目標走行路と車両との相対的位置関係を規定する偏差であり、好適な一形態として、目標走行路に対する車両の横位置の偏差やヨー角偏差等を含み得る）に基づいて、或いは更に車速等の走行条件を参照して、目標状態量を設定する。目標状態量は、予め然るべき記憶手段に各種のパラメータ値と対応付けられる形でマップ化されて格納されていてもよいし、その都度然るべき演算アルゴリズムや演算式等に従って導かれてもよい。【００２１】
一方、車両の状態量を、目標状態量設定手段により設定された目標状態量に維持する又は近付けることによって、車両の旋回挙動を制御し、一種の自動操舵により先述した目標運動状態を実現する場合、ステアリングホイル等の操舵入力手段を含む、操舵輪に対する操舵入力の伝達機構としての操舵装置には、例えば、操舵輪のセルフアライニングトルク等に代表される操舵反力が作用し得る。【００２２】
この操舵反力は、ドライバが操舵入力手段に保舵力を与えていれば、言わばステアリングの「手応え」ともなり得るが、目標運動状態へ向けた車両の運動制御は、一種の自動操舵であるから（無論、制御自体はドライバの意思で開始される性質のものである）、このような操舵反力は、ドライバに違和感を与え易い。また、この操舵反力は、操舵入力手段を本来の旋回方向とは逆方向に回転させようとする反力であるから、ドライバが保舵力を与えない所謂手放し走行時においては、操舵入力手段が逆旋回方向に切られることによって、車両の運動制御に影響を与え得る。【００２３】
ところで、制駆動力可変手段は、各輪の制駆動力を独立制御可能であるから、旋回挙動に相関する制御パラメータとして、少なくとも前輪駆動力差及び後輪駆動力差の二種類の制御パラメータを有している。【００２４】
ここで、公知の運動方程式によれば、制御パラメータの数は、車両の状態量の自由度と一致する。即ち、前輪駆動力差及び後輪駆動力差を個別に制御することができる場合、車両の状態量は二自由度となる。【００２５】
従って、当該二自由度の状態量のうち、一方の状態量を目標状態量設定手段が設定対象とする状態量（例えば、ヨーレートや車体スリップ角等）とし、他方の状態量を操舵反力相当値とすれば、運動方程式に基づいて、所望の操舵反力を得るために必要となる制御パラメータを導出することも、反対に任意の制御パラメータに対応する操舵反力を導出することも可能となる。【００２６】
本発明に係る車両の制御装置は、その点に着眼し、目標制駆動力設定手段の作用により、ドライバに違和感を与えることのない操舵反力の抑制を可能としたものである。【００２７】
即ち、本発明に係る車両の制御装置によれば、目標制駆動力設定手段により、目標状態量に対応する状態量及び上述した操舵反力が、夫々上述した目標状態量及び所定の目標操舵反力となるように、各輪の目標制駆動力が設定される。【００２８】
上述したように、運動方程式によれば、車両の状態量及び操舵反力と、前後輪各々における左右制駆動力差との間には、一定の相対関係を構築することができる。目標制駆動力設定手段は、この相対関係に基づいて、目標状態量及び目標操舵反力を実現する前後輪の左右制駆動力差を導出し、導出された前後輪の左右制駆動力差から目標制駆動力を設定するのである。【００２９】
このように目標制駆動力が設定されることによって、この設定された目標制駆動力に応じて各輪の制駆動力が制御された場合に、前輪の左右駆動力差及び後輪の左右駆動力差が然るべき値に維持され又は近付けられ、目標操舵反力を実現しつつ車両の状態量を目標状態量に維持する又は近付けることが可能となるのである。尚、車両の状態量が目標状態に維持される又は近付けられることと、車両の運動状態が目標運動状態に維持される又は近付けられることとは実質的に等価である。【００３０】
目標操舵反力は、固定値であっても可変値であってもよく、可変値である場合には、パラメータとの関係がマップ等として規定されていてもよい。或いは、目標操舵反力は、予め用意されたアルゴリズム等に基づいて、その都度個別具体的に設定される類の値であってもよい。【００３１】
ここで、所望される操舵反力としての目標操舵反力を得ることができる場合、制駆動力の制御上、成り行きで何某かの操舵反力が生じる場合と較べて、ドライバビリティの低下は格段抑制される。何故なら、目標操舵反力は、ドライバ側で予見し得る反力、或いはドライバに違和感を与えないように設定することのできる反力だからである。また特に、目標操舵反力がゼロ相当値（ゼロ値を含み、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ドライバビリティの悪化としてドライバに知覚されない旨が規定された値を包括する概念である）であれば、車両の状態量を目標状態量に維持する又は近付けるにあたって、操舵反力を相殺し、所謂手放し運転を実現することも可能となる。【００３２】
更に、本発明に係る車両の制御装置によれば、車両の状態量の制御と操舵反力の制御とが、制駆動力可変手段により一元的に管理される。即ち、車両の状態量の制御と操舵反力の制御とを実現するにあたって、操舵輪の舵角や操舵トルクに対する介入が生じないため、ドライバの操舵操作に対する干渉が殆ど生じることがない。従って、ドライバが自身の意思に基づいて行う操舵操作に対しては、適切な操舵トルクが付与され、好適なドライバビリティが確保される。また、このような一元管理によれば、車両の状態量制御と操舵反力制御との間に時間遅延が生じることはなく、操舵反力をリアルタイムに抑制することができる。【００３３】
即ち、本発明に係る車両の制御装置は、操舵反力を推定し且つ何らかの手段で推定された操舵反力に抗する力を付与するといったプロセスを踏む必要がある技術思想と較べて、即時性、制御性及び正確性において明らかに優越するものである。【００３４】
また、このような一元管理が可能な点に鑑みれば、本発明に係る車両の制御装置は、例えばＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering：ステアリングギア比可変装置）、ＡＲＳ（Active Rear Steering：後輪操舵装置）、４ＷＳ（4 Wheels Steering：４輪操舵装置）又はＳＢＷ（Steering By Wire：電子制御舵角可変装置）等の各種操舵補助装置の有無に何ら関係無く適用され得る。従って、高い汎用性を有する点においても実践上有益である。【００３５】
尚、上述したように、状態量及び操舵反力に対応する制御パラメータは、前輪及び後輪の左右制駆動力差であるが、状態量及び操舵反力各々の目標値を満たす前輪制駆動力差及び後輪制駆動力差を与える各輪の制駆動力は、必ずしも一義的でない。従って、目標制駆動力設定手段は、上記相対関係を満たす範囲で、その時点の車両の走行条件やドライバ意思等に適した最適な解を目標制駆動力として設定してもよい。【００３６】
本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記制駆動力が前記設定された目標制駆動力となるように前記制駆動力可変手段を制御する旨の自動操舵制御を実行する制御手段を更に具備する。【００３７】
この態様によれば、制御手段により自動操舵制御が実行され、各輪の制駆動力が目標制駆動力となるように制駆動力可変手段が制御される。従って、操舵反力として目標操舵反力を得つつ、車両の状態量を目標状態量に維持する又は近付けることが容易にして可能となる。【００３８】
尚、この態様では、ドライバの操舵入力の有無を判別する判別手段を更に具備し、前記制御手段は、前記自動操舵制御の実行期間において前記操舵入力が有ると判別された場合に前記自動操舵制御を終了してもよい。【００３９】
この態様によれば、自動操舵制御の実行期間においてドライバの操舵入力が生じた場合に、自動操舵が終了する。従って、自動操舵制御がドライバの操舵意思に基づく操舵操作を阻害することがなく、ドライバビリティの低下を防止することが可能となる。【００４０】
尚、この際、判別手段は、如何なる原理原則に従って操舵入力の有無を判別してもよい。【００４１】
尚、判別手段を具備する態様においては、前記判別手段は、前記操舵入力の有無として、ドライバ操舵トルク及びドライバ操舵角のうち少なくとも一方が基準値以上であるか否かを判別し、前記制御手段は、前記少なくとも一方が前記基準値以上である場合に、前記自動操舵を終了してもよい。【００４２】
ドライバ操舵トルク及びドライバ操舵角は、言わば操舵入力そのものであるから、操舵入力の有無判別に係る判断指標として好適である。特に、これらが基準値以上である場合に操舵入力が有ると判別される場合、操舵入力の有無判別に係る判別精度が好適に確保され得る。【００４３】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記目標操舵反力は予め設定された許容上限値以下である。【００４４】
この態様によれば、設定される目標制駆動力が実現された場合に、車両の状態量を目標状態量に維持する又は近付けるにあたっての操舵反力が許容上限値以下となる。従って、操舵反力とドライバ自身の操舵操作との干渉を実践上問題の生じない程度に抑制することができる。尚、許容上限値は、予め実験的に、経験的に、理論的に又は人間工学的見地に基づくシミュレーション等によって、ドライバの操舵操作との干渉が、ドライバが違和感を覚えない程度の範囲内に収まるように設定されていてもよい。【００４５】
特に、この許容上限値が、上述したゼロ相当値であれば、操舵反力は実質的に相殺される形となり、手放し走行時に操舵反力が予期せぬ車両挙動の変化を生じさえる懸念が解消され、好適な手放し運転が実現される。【００４６】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記状態量は前記車両のヨーレートであり、前記目標状態量設定手段は、前記目標状態量として前記ヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する。【００４７】
この態様によれば、目標状態量としてヨーレートも目標値たる目標ヨーレートが設定される。ヨーレートは、車両の旋回挙動を好適に表し得る指標であるから、本発明に係る状態量として好適である。【００４８】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記目標制駆動力設定手段は、前記相対関係の一部として、操舵輪の接地中心点と該操舵輪におけるキングピン軸の仮想接地点との距離たるキングピンオフセットに基づいて前記目標制駆動力を設定する。【００４９】
操舵輪の左右駆動力差と操舵反力との関係は、キングピンオフセットに大きく影響される。従って、目標制駆動力設定手段が参照する上述の相対関係の一部としてこのキングピンオフセットが考慮されることにより、操舵反力を正確に目標操舵反力に維持する又は近付けることが可能となる。【００５０】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記車両の運動状態に対応付けられたドライバ意思を特定するドライバ意思特定手段を更に具備し、前記目標制駆動力設定手段は、前記特定されたドライバ意思に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する。【００５１】
この態様によれば、ドライバ意思特定手段によりドライバ意思が特定される。【００５２】
ここで、「ドライバ意思」とは、車両の運動状態に影響を及ぼす意思を意味し、端的には、例えば、加減速に関連する意思を意味する。この場合、ドライバ意思特定手段は、例えば、アクセルペダルの踏下量やブレーキペダルの踏下量等を参照してドライバ意思を特定する。【００５３】
このドライバ意思は、車両の運動状態と相関するため、何ら勘案されない場合、これも車両の運動状態と相関する各輪の制駆動力が、このドライバ意思と干渉する可能性がある。端的な一例としては、ドライバが加速（減速）意思を有する状況において、目標制駆動力が制動力（駆動力）であると、状態量及び操舵反力が目標値に維持されても、ドライバに違和感を与える可能性が高くなる。【００５４】
そこで、本態様において、目標制駆動力設定手段は、この特定されたドライバ意思に応じて、設定される目標制駆動力を調整する。ここで、「調整」とは、実現すべき制駆動力差の範囲内で制駆動力の配分を適宜変化させる、好適には最適化することを意味する。このような目標制駆動力の調整により、ドライバ意思に干渉しない好適な運動状態制御が実現されるのである。【００５５】
尚、補足すると、目標制駆動力設定手段は、ドライバが加速意思を有する場合には各輪の制駆動力の合計が駆動力となるように、またドライバが減速意思を有する場合には各輪の制駆動力の合計が制動力となるように、夫々目標制駆動力を調整してもよい。【００５６】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記路面の状態を特定する路面状態特定手段を更に具備し、前記目標制駆動力設定手段は、前記特定された路面の状態に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する。【００５７】
この態様によれば、路面状態特定手段により路面状態が特定される。【００５８】
ここで、「路面状態」とは、車両の運動状態に影響を及ぼす路面の状態を意味し、端的には、路面の勾配や路面の摩擦係数等を意味する。この場合、路面状態特定手段は、例えば、公知の各種カーナビゲーションシステムや、ＩＴＳ（Intelligent Transport System）等各種交通インフラシステムの一部をなす各種路車間通信装置等を介して、これらに関する情報を取得し、路面状態を特定するにあたっての参照値として利用してもよい。【００５９】
この路面状態は、車両の運動状態と相関するため、何ら勘案されない場合、これも車両の運動状態と相関する各輪の制駆動力が、この路面状態に影響された車両の状態量変化を助長する可能性がある。端的な一例としては、路面が上り（下り）勾配である状況において、目標制駆動力が制動力（駆動力）であると、車両の減速（加速）が誘発される可能性がある。【００６０】
そこで、本態様において、目標制駆動力設定手段は、この特定された路面状態に応じて、設定される目標制駆動力を調整する。ここで、「調整」とは、実現すべき制駆動力差の範囲内で制駆動力の配分を適宜変化させる、好適には最適化することを意味する。このような目標制駆動力の調整により、路面状態による状態量変化を助長しない、別言すれば、当該状態量変化を抑制し得る、好適な運動状態制御が実現されるのである。【００６１】
尚、補足すると、目標制駆動力設定手段は、路面が上り勾配である場合には各輪の制駆動力の合計が駆動力となるように、また路面が下り勾配である場合には各輪の制駆動力の合計が制動力となるように、夫々目標制駆動力を調整してもよい。【００６２】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記目標制駆動力設定手段は、制動力に対し駆動力が優先されるように前記目標制駆動力を設定する。【００６３】
この態様によれば、設定される目標制駆動力において、駆動力が制動力に優先される。即ち、車両の運動制御上必要とされる前輪及び後輪の左右駆動力差を駆動力によって実現し得る場合には、基本的に、駆動力の調整によりそれらが実現される。このため、車輪の各々に制動力を付与することに伴う制動部材の磨耗や劣化の進行を遅くすることができ、品質管理上極めて有益である。【００６４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両においてなされるＬＫＡ制御のフローチャートである。
【図３】前後輪の制駆動力差と車両旋回方向との関係を例示する概念図である。
【図４】操舵輪に制動力が作用した場合の操舵反力トルクの一発生方向を概念的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の制御装置に係る実施形態について説明する。
＜発明の実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００６７】
図１において、車両１０は、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの各車輪を備え、このうち操舵輪である左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲの舵角変化によって所望の方向に進行することが可能な構成となっている。
【００６８】
車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、駆動力分配装置３００、ＶＧＲＳアクチュエータ４００、ＥＰＳアクチュエータ５００、ＥＣＢ（Electronic Controlled Braking system：電子制御式制動装置）６００及びカーナビゲーション装置７００を備える。
【００６９】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＬＫＡ制御を実行可能に構成されている。
【００７０】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「目標状態量設定手段」、「目標制駆動力設定手段」、「制御手段」、「判別手段」「ドライバ意思特定手段」及び「路面状態特定手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００７１】
エンジン２００は、車両１０の駆動力源として機能するＶ型６気筒ガソリンエンジンである。尚、本発明に係る車両の動力源は、燃料の燃焼を機械的動力に変換して取り出し得る機関を包括する概念として各種実践的態様を有する内燃機関（エンジン２００もその一例である）に限定されず、モータ等の回転電機であってもよい。或いは、車両は、これらが協調制御される所謂ハイブリッド車両であってもよい。エンジン２００の駆動力出力軸たるクランク軸は、駆動力分配装置の一構成要素たるセンターデファレンシャル装置３１０に接続されている。尚、エンジン２００の詳細な構成は、本発明の要旨との相関が薄いため、ここではその詳細を割愛する。
【００７２】
駆動力分配装置３００は、エンジン２００から前述のクランク軸を介して伝達されるエンジントルクＴｅを、前輪及び後輪に所定の比率で分配可能に構成されると共に、更に前輪及び後輪の各々において左右輪の駆動力配分を変化させることが可能に構成された、本発明に係る「制駆動力可変手段」の一例である。駆動力分配装置３００は、センターデファレンシャル装置３１０（以下、適宜「センターデフ３１０」と略称する）、フロントデファレンシャル装置３２０（以下、適宜「フロントデフ３２０」と略称する）及びリアデファレンシャル装置３３０（以下、適宜「リアデフ３３０」と略称する）を備える。
【００７３】
センターデフ３１０は、エンジン２００から供給されるエンジントルクＴｅを、フロントデフ３２０及びリアデフ３３０に分配するＬＳＤ（Limited Slip Differential：差動制限機能付き差動機構）である。センターデフ３１０は、前後輪に作用する負荷が略一定な条件下では、前後輪に対し分配比５０：５０（一例であり限定されない）でエンジントルクＴｅを分配する。また、前後輪のうち一方の回転速度が他方に対し所定以上高くなると、当該一方に対し差動制限トルクが作用し、当該他方へトルクが移譲される差動制限が行われる構成となっている。即ち、センターデフ３１０は、所謂回転速度感応式（ビスカスカップリング式）の差動機構である。
【００７４】
尚、センターデフ３１０は、このような回転速度感応式に限らず、入力トルクに比例して差動制限作用が大きくなるトルク感応式の差動機構であってもよい。また、遊星歯車機構により差動作用をなし、電磁クラッチの断続制御により差動制限トルクを連続的に変化させ、所定の調整範囲内で所望の分配比率を実現可能な分配比率可変型の差動機構であってもよい。いずれにせよ、センターデフ３１０は、前輪及び後輪に対しエンジントルクＴｅを分配可能な限り、公知非公知を問わず各種の実践的態様を採ってよい。
【００７５】
フロントデフ３２０は、センターデフ３１０によりフロントアクスル（前輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。フロントデフ３２０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、フロントデフ３２０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。
【００７６】
フロントデフ３２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、フロントデフ３２０の駆動制御を介して、所望の前輪制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆｆを生じさせることが可能である。尚、フロントデフ３２０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。
【００７７】
リアデフ３３０は、センターデフ３１０によりプロペラシャフト１１を介してリアアクスル（後輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。リアデフ３３０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、リアデフ３３０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。
【００７８】
リアデフ３３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、リアデフ３３０の駆動制御を介して、所望の後輪制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆｒを生じさせることが可能である。尚、リアデフ３３０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。
【００７９】
ＶＧＲＳアクチュエータ４００は、ハウジング、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構（いずれも不図示）等を備えた操舵伝達比可変装置である。
【００８０】
ＶＧＲＳアクチュエータ４００において、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構は、ハウジングに収容されている。このハウジングは、操舵入力手段としてのステアリングホイル１２に連結されたアッパーステアリングシャフト１３の下流側の端部と固定されており、アッパーステアリングシャフト１３と略一体に回転可能に構成されている。
【００８１】
ＶＧＲＳモータは、回転子たるロータ、固定子たるステータ及び駆動力の出力軸たる回転軸を有するＤＣブラシレスモータである。ステータは、ハウジング内部に固定されており、ロータは、ハウジング内部で回転可能に保持されている。回転軸は、ロータと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構に連結されている。このステータには、不図示の電気駆動回路から駆動電圧が供給される構成となっている。
【００８２】
減速機構は、差動回転可能な複数の回転要素を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素の一回転要素は、ＶＧＲＳモータの回転軸に連結されており、また、他の回転要素の一は、前述のハウジングに連結されている。そして残余の回転要素が、ロアステアリングシャフト１４に連結されている。
【００８３】
このような構成を有する減速機構によれば、ステアリングホイル１２の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１３の回転速度（即ち、ハウジングの回転速度）と、ＶＧＲＳモータの回転速度（即ち、回転軸の回転速度）とにより、残余の一回転要素に連結されたロアステアリングシャフト１４の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータの回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１４の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ及び減速機構の作用により、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とは相対回転可能である。尚、減速機構における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータの回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１４に伝達される。
【００８４】
このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１３の回転量たる操舵角ＭＡと、ロアステアリングシャフト１４の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）操舵輪たる前輪の舵角δｆとの比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。
【００８５】
尚、ロック機構は、ＶＧＲＳモータ側のクラッチ要素とハウジング側のクラッチ要素とを備えたクラッチ機構である。両クラッチ要素が相互に係合した状態においては、アッパーステアリングシャフト１３とＶＧＲＳモータの回転軸との回転速度が一致するため、必然的にロアステアリングシャフト１４との回転速度もこれらと一致する。即ち、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とが直結状態となる。但し、ロック機構の詳細については、本発明との相関が薄いためここでは割愛する。
【００８６】
尚、ＶＧＲＳアクチュエータ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００８７】
車両１０において、ロアステアリングシャフト１４の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１４の下流側端部に接続された不図示のピニオンギア及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵伝達機構であり、ピニオンギアの回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、ステアリングホイル１２から各前輪に至る操舵力の伝達機構は、本発明に係る「操舵装置」の一例である。
【００８８】
ＥＰＳアクチュエータ５００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備えた操舵トルク補助装置である。このＥＰＳモータは、不図示の電気駆動装置を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴＡを発生可能に構成されている。
【００８９】
一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ロアステアリングシャフト１４に設けられた減速ギアと噛合している。このため、本実施形態において、ＥＰＳモータから発せられるアシストトルクＴＡは、ロアステアリングシャフト１４の回転をアシストするトルクとして機能する。このため、アシストトルクＴＡが、ステアリングホイル１２を介してアッパーステアリングシャフト１３に与えられるドライバ操舵トルクＭＴと同一方向に付与された場合には、ドライバの操舵負担は、アシストトルクＴＡの分だけ軽減される。
【００９０】
尚、ＥＰＳアクチュエータ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００９１】
車両１０には、操舵角センサ１６及び操舵トルクセンサ１７が備わる。
【００９２】
操舵角センサ１６は、アッパーステアリングシャフト１３の回転量を表す操舵角ＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００９３】
操舵トルクセンサ１７は、ドライバからステアリングホイル１２を介して与えられるドライバ操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１３は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがステアリングホイル１２を操作した際にアッパーステアリングシャフト１３の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、ドライバ操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１７は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算してドライバ操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。操舵トルクセンサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたドライバ操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００９４】
ＥＣＢ６００は、車両１０の前後左右各輪に個別に制動力を付与可能に構成された、本発明に係る「制駆動力可変手段」の他の一例たる電子制御式制動装置である。ＥＣＢ６００は、ブレーキアクチュエータ６１０並びに左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲに夫々対応する制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲを備える。
【００９５】
ブレーキアクチュエータ６１０は、制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲに対し、夫々個別に作動油を供給可能に構成された油圧制御用のアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ６１０は、マスタシリンダ、電動オイルポンプ、複数の油圧伝達通路及び当該油圧伝達通路の各々に設置された電磁弁等から構成されており、電磁弁の開閉状態を制御することにより、各制動装置に備わるホイルシリンダに供給される作動油の油圧を制動装置各々について個別に制御可能に構成されている。作動油の油圧は、各制動装置に備わるブレーキパッドの押圧力と一対一の関係にあり、作動油の油圧の高低が、各制動装置における制動力の大小に夫々対応する構成となっている。
【００９６】
ブレーキアクチュエータ６１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、各制動装置から各車輪に付与される制動力は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００９７】
車両１０は、車載カメラ１８及び車速センサ１９を備える。
【００９８】
車載カメラ１８は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、後述するＬＫＡ制御に必要な各種データを取得可能である。
【００９９】
車速センサ１９は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１００】
カーナビゲーション装置７００は、車両１０に設置されたＧＰＳアンテナ及びＶＩＣＳアンテナを介して取得される信号に基づいて、車両１０の位置情報、車両１０の周辺の道路情報（道路種別、道路幅、車線数、制限速度及び道路形状等）、信号機情報、車両１０の周囲に設置された各種施設の情報、渋滞情報及び環境情報等を含む各種ナビゲーション情報を提供可能な装置である。カーナビゲーション装置７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作状態が制御される構成となっている。また、ＥＣＵ１００は、後述するＬＫＡ制御において、このカーナビゲーション装置７００から、車両１０の走行路の勾配を特定することが可能である。
【０１０１】
＜実施形態の動作＞
＜ＬＫＡ制御の詳細＞
以下、図２を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるＬＫＡ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＬＫＡ制御のフローチャートである。尚、ＬＫＡ（Lane Keeping Assist）制御は、車両１０を目標走行路（本実施形態では、即ち車線（レーン）である）に追従させる制御であり、車両１０において実行される走行支援制御の一である。また、目標走行路への追従は、即ち、本発明に係る「車両の目標運動状態」の一例である。
【０１０２】
図２において、ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種スイッチ類の操作信号、各種フラグ及び上記各種センサに係るセンサ信号等を含む各種信号を読み込む（ステップＳ１０１）と共に、予め車両１０の車室内に設置されたＬＫＡモード発動用の操作ボタンがドライバにより操作される等した結果としてＬＫＡモードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ＬＫＡモードが選択されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【０１０３】
ＬＫＡモードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車載カメラ１８から送出される画像データに基づいて、ＬＫＡの目標走行路を規定する白線（白色である必要はない）が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１０３）。
【０１０４】
白線が検出されていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、仮想の目標走行路を設定することができないため、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、白線が検出されている場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路に追従させるに際して必要となる各種路面情報を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１０５】
ステップＳ１０４においては、公知の手法に基づいて、白線と車両１０との横方向の偏差たる横方向偏差Ｙ及び白線と車両１０とのヨー角偏差φが算出される。
【０１０６】
これら各種路面情報が算出されると、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路へ追従させるために必要となる目標車両状態量として、目標ヨーレートγｔｇを算出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５は、本発明に係る「目標状態量設定手段」の動作の一例である（特に、目標状態量としてヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する旨の請求項６に対応する）。
【０１０７】
これら目標状態量は、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に、上記横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φに対応付けられる形でマップ化されて格納されており、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４において算出された各路面情報に応じて適宜該当する値を選択することにより目標ヨーレートγｔｇを設定する。但し、目標ヨーレートγｔｇの設定態様は、公知非公知を問わず各種態様が適用され得る。
【０１０８】
目標ヨーレートγｔｇが設定されると、ＥＣＵ１００は、目標操舵反力トルクＴｔｇを設定する（ステップＳ１０６）。目標操舵反力トルクＴｔｇは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって操舵輪たる前輪からステアリングホイル１２を含む操舵装置に作用するトルクであり、本発明に係る「操舵反力」の一例である。
【０１０９】
本実施形態において、目標操舵反力トルクＴｔｇはゼロである（即ち、目標操舵反力が予め設定された許容上限値以下である旨の請求項５に対応する）、操舵反力トルクＴｔｇがゼロであるとは、即ち、車両１０が目標走行路を追従するにあたって、ステアリングホイル１２に保舵トルクを与える必要がないことを意味しており、手放し走行が可能であることを意味する。
【０１１０】
次に、ＥＣＵ１００は、ドライバ意思を判定する（ステップＳ１０７）。
【０１１１】
ここで、本実施形態に係る「ドライバ意思」とは、車両の加減速に関するドライバの意思を意味する。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７において、図１に不図示のアクセル開度センサ及びブレーキペダルセンサのセンサ出力を参照し、これらの値が夫々について設定された基準値以上であるか否かを判別する。
【０１１２】
アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度Ｔａが基準値以上である場合、ＥＣＵ１００は、ドライバが加速意思を有するものと判定し、ブレーキペダルセンサにより検出されるブレーキペダル踏下量Ｔｂが基準値以上である場合、ＥＣＵ１００は、ドライバが減速意思を有するものと判定する。
【０１１３】
また、いずれも基準値未満である場合、ＥＣＵ１００は、ドライバが加速意思も減速意思も有さないものと判定する。ドライバ意思の判定結果は、ＲＡＭ等の揮発性メモリに一時的に格納される。尚、ステップＳ１０７は、本発明に係る「ドライバ意思特定手段」の動作の一例である。
【０１１４】
続いて、ＥＣＵ１００は、前後輪各輪の磨耗状態を検出する（ステップＳ１０８）。
【０１１５】
ここで、本実施形態に係る「前後輪各輪の磨耗状態」とは、各輪に対応する制動装置各々のブレーキパッドの磨耗状態を意味する。ブレーキパッドの磨耗状態は、例えば、当該磨耗状態の度合いを検出可能なセンサが各輪に備わる場合には、それら各センサのセンサ出力を参照する形でなされてもよい。或いは、過去の走行履歴として、各輪に付与された制動力の積算値を記憶し、記憶された制動力の積算値に基づいて磨耗状態を推定する形でなされてもよい。磨耗状態の検出結果は、ＲＡＭ等の揮発性メモリに一時的に格納される。
【０１１６】
更に、ＥＣＵ１００は、車両１０の走行路の路面状態を検出する（ステップＳ１０９）。
【０１１７】
ここで、本実施形態に係る「走行路の路面状態」とは、走行路の勾配を意味する。走行路の勾配は、カーナビゲーション装置７００を介して取得することができる。尚、走行路の勾配は、勾配センサ等の検出手段を備えることによっても好適に把握可能である。
路面状態の検出結果は、ＲＡＭ等の揮発性メモリに一時的に格納される。
【０１１８】
ステップＳ１０５乃至ステップＳ１０９において、目標制駆動力演算に必要な要素が求まると、ＥＣＵ１００は、目標走行路への追従に必要な制駆動力として目標制駆動力を演算する（ステップＳ１１０）。目標制駆動力の演算方法については、後述する。尚、ステップＳ１１０は、本発明に係る「目標制駆動力設定手段」の動作の一例である。
【０１１９】
目標制駆動力が求まると、ＥＣＵ１００は、ドライバによるオーバーライド操作の有無を判別する（ステップＳ１１１）。オーバーライド操作とは、ドライバが自身の意思で行う操舵操作であり、即ち、車両運行制御上、最も優先すべき操舵入力の一つである。ＥＣＵ１００は、オーバーライド操作の有無を判別するにあたって、操舵角センサ１６及び操舵トルクセンサ１７のセンサ出力を参照し、操舵角ＭＡが基準値ＭＡｔｈ以上であるか、ドライバ操舵トルクＭＴが基準値ＭＴｔｈ以上である場合に、オーバーライド操作が発生したものと判別する。尚、ステップＳ１１１に係る動作は、本発明に係る「判別手段」の動作の一例である。
【０１２０】
オーバーライド操作が発生した旨の判別がなされた場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＬＫＡモードを終了する（ステップＳ１１２）。ＬＫＡモードが終了すると、処理は、ステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。尚、ステップＳ１１１からステップＳ１１２に至る一連の動作は、「操舵入力の有無として、ドライバ操舵トルク及びドライバ操舵角のうち少なくとも一方が基準値以上であるか否かを判別し、少なくとも一方が基準値以上である場合に、自動操舵制御を終了する」旨の請求項４に対応する。
【０１２１】
一方、オーバーライド操作が発生していない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０で算出された目標制駆動力が得られるように、駆動力分配装置３００及びＥＣＢ６００のうち少なくとも一方を制御する。尚、目標制駆動力が駆動力分配装置３００により実現されるか、ＥＣＢ６００により実現されるか、或いはこれら両方により実現されるかは、ステップＳ１１０において算出される目標制駆動力によって変化する。
【０１２２】
制駆動力の制御がなされると、処理は、ステップＳ１０３に戻され、ＬＫＡモードにおける一連の動作が繰り返される。ＬＫＡ制御は以上のように実行される。
【０１２３】
＜目標制駆動力の詳細＞
ここで、ステップＳ１１０における目標制駆動力の演算方法について説明する。
【０１２４】
始めに、図３を参照し、各輪に作用する制駆動力と車両１０の旋回挙動との関係について説明する。ここに、図３は、各輪に作用する制駆動力と車両旋回方向との関係を例示する概念図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２５】
図３において、左前輪ＦＬに作用する左前輪駆動力をＦｄ＿ｆｌ、右前輪ＦＲに作用する右前輪駆動力をＦｄ＿ｆｒ、左後輪ＲＬに作用する左後輪駆動力をＦｄ＿ｒｌ、右後輪ＲＲに作用する右後輪駆動力をＦｄ＿ｒｒとする（各々図示実線参照）。また、左前輪ＦＬに作用する左前輪制動力をＦｂ＿ｆｌ、右前輪ＦＲに作用する右前輪制動力をＦｂ＿ｆｒ、左後輪ＲＬに作用する左後輪制動力をＦｂ＿ｒｌ、右後輪ＲＲに作用する右後輪制動力をＦｂ＿ｒｒとする（各々図示破線参照）。
【０１２６】
ここで、図示のように、前後輪共に駆動力差が与えられ、Ｆｄ＿ｆｌ＞Ｆｄ＿ｆｒ、Ｆｄ＿ｒｌ＞Ｆｄ＿ｒｒなる関係が成立する場合、車両１０の旋回方向は図示弧線の通り右旋回方向となる。これは、前後輪共に、右旋回方向に作用するモーメントが左旋回方向に作用するモーメントよりも大きくなるためである。
【０１２７】
一方、図示のように、前後輪共に制動力差が与えられ、Ｆｂ＿ｆｌ＜Ｆｂ＿ｆｒ、Ｆｂ＿ｒｌ＜Ｆｂ＿ｒｒなる関係が成立する場合にも、車両１０の旋回方向は図示弧線の通り右旋回方向となる。これも、駆動力差による旋回作用と同様に、前後輪共に右旋回方向に作用するモーメントが左旋回方向に作用するモーメントよりも大きくなるためである。
【０１２８】
このように、車両１０では、前後輪の各々について、左右制駆動力差を与えることにより、車両１０を所望の旋回方向に旋回させることができる。
【０１２９】
次に、図４を参照し、操舵輪に作用する制駆動力と操舵反力トルクとの関係について説明する。ここに、図４は、操舵輪に制動力が作用した場合の操舵反力トルクの一発生方向を概念的に表す図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１３０】
図４において、左前輪ＦＬには左前輪制動力Ｆｂ＿ｆｌが作用し、且つ右前輪ＦＲには右前輪制動力Ｆｂ＿ｆｒが作用しており、両者の間にＦｂ＿ｆｌ＞Ｆｂ＿ｆｒなる関係が成立しているものとする。
【０１３１】
このような場合、操舵輪のキングピン軸（アッパーポールジョイントとロアポールジョイントとを結ぶ仮想の操舵軸線である）の接地点を図示ＫＰ（黒丸）、操舵輪の接地点を図示Ａ（白丸）とすると、左前輪ＦＬには左旋回方向のモーメントＦｆｌが発生し、右前輪ＦＲには右旋回方向のモーメントＦｆｒが発生する。この際、両者の大小関係は、両輪に作用する制動力の大小関係から、Ｆｆｌ＞Ｆｆｒとなり、操舵輪に連結された操舵装置には、図示するセルフアライニングトルクＳＡＴが、操舵反力トルクＴとして右旋回方向に作用する。
【０１３２】
即ち、ＬＫＡ制御において、前後輪の各々について左右制駆動力差を生じさせ、車両の旋回挙動を制御する場合、何らの対策も講じられることがなければ、ドライバがこの操舵反力トルクＴに抗し得る保舵トルクをステアリングホイル１２に与える必要がある。このような保舵力の要求は、ドライバに違和感を与え得る。
【０１３３】
一方、ヨーレートγ及び操舵反力トルクＴと、前輪制駆動力差Ｆｆ及び後輪制駆動力差Ｆｒとの間には、下記（１）式に示す車両運動方程式が成立する。尚、（１）式において、ｔｆはフロントトレッド、ｔｒはリアトレッド、ｋはキングピンオフセット、Ｍは公知の車両運動マトリックスを意味する。尚、キングピンオフセットとは、キングピン軸の接地点とタイヤの接地点との距離であり、図４を参照すると、黒丸ＫＰから白丸Ａまでの距離に相当する。
【０１３４】
【数１】
2012001786.tif 000003
更に、上記（１）式を変形すると、下記（２）式が得られる。
【０１３５】
【数２】
2012001786.tif 000004
上記（２）式は、所望のヨーレートγ及び操舵反力トルクＴを得るための前輪制駆動力差Ｆｆ及び後輪制駆動力差Ｆｒが導出し得ることを意味している。従って、上記（２）式のγ及びＴに夫々目標ヨーレートγｔｇ及び目標操舵反力トルクＴｔｇ（本実施形態では、Ｔｔｇ＝０）を代入することによって、操舵反力トルクを相殺しつつ、車両の状態量（ヨーレートγ）を目標状態量（目標ヨーレートγｔｇ）に維持する又は近付けるための前輪制駆動力差Ｆｆ及び後輪制駆動力差Ｆｒを導出することが可能となるのである。
【０１３６】
図２のステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、上記（２）式に規定される関係性（即ち、本発明に係る「相対関係」の一例）に基づいて、先ず、目標ヨーレートγｔｇ及び目標操舵反力トルクＴを実現するための前輪制駆動力差Ｆｆ及び後輪制駆動力差Ｆｒを算出する。
【０１３７】
一方、このようにして算出された前輪制駆動力差Ｆｆ及び後輪制駆動力差Ｆｒを実現するための、各輪に作用させるべき制駆動力の値は、一義的ではない。例えば、図３に例示したように、一の制駆動力差を、駆動力によって与えることも、制動力によって与えることも、或いは駆動力と制動力とによって与えることも可能である。また、前輪と後輪とでこれらの方針が一致している必要もなく、前輪制駆動力差を駆動力（或いは制動力）で与え、後輪制駆動力差を制動力（或いは駆動力）で与えることも可能である。
【０１３８】
そこで、ＥＣＵ１００は、算出された制駆動力差を満たす各輪の目標制駆動力を決定するにあたって、下記（ア）〜（エ）の規則を適用する。
（ア）駆動力が制動力に優先する。
（イ）各輪の制駆動力の合計値をドライバ意思に即したものとする
（ウ）制動装置の磨耗が生じている車輪には駆動力を付与する
（エ）各輪の制駆動力の合計値を路面勾配に即したものとする
規則（ア）は、各輪の制動装置６２０の磨耗を促進させないための優先措置である。規則（ア）に係る制駆動力の調整は、請求項１０に対応する動作の一例である。
【０１３９】
規則（イ）は、各輪の制駆動力の合計値を、ドライバが加速意思を有する場合には駆動力に、減速意思を有する場合には制動力にするものである。規則（イ）は、図２におけるステップＳ１０７で判定されたドライバ意思に基づいて適用される。尚、規則（イ）に係る制駆動力の調整は、請求項８に対応する動作の一例である。
【０１４０】
規則（ウ）は、制動装置６２０が磨耗した状態にある車輪に対し、それ以上磨耗を促進させないための優先措置である。規則（ウ）は、図２におけるステップＳ１０８で検出された各輪の磨耗状態に基づいて適用される。
【０１４１】
規則（エ）は、各輪の制駆動力の合計値を、走行路が上り勾配であれば駆動力に、下り勾配であれば制動力にするものである。規則（エ）は、図２におけるステップＳ１０９で検出された路面状態に基づいて適用される。尚、規則（エ）に係る制駆動力の調整は、請求項９に対応する動作の一例である。
【０１４２】
以上説明したように、本実施形態に係るＬＫＡ制御によれば、車両１０を目標走行路へ追従させるにあたって発生する操舵反力トルクＴが、目標走行路への追従を実現する前後輪の制駆動力制御の一環として、目標操舵反力トルクＴｔｇを目標値としてリアルタイムに抑制される。この際、操舵反力トルクＴの抑制は、ＶＧＲＳアクチュエータ４００やＥＰＳアクチュエータ５００等、ドライバの操舵操作と干渉するデバイスの動作が介在することなく実現される。従って、操舵反力トルクＴの抑制措置が、ドライバの操舵操作と干渉することが無く、ドライバに与える違和感を好適に低減することが可能となる。
【０１４３】
また、本実施形態では特に、目標操舵反力トルクＴｔｇが、予めドライバに与える違和感が許容範囲に収まり得る旨のゼロ値であるから、実質的にドライバが保舵トルクを付与することなく目標走行路への追従が実現される。即ち、好適な手放し運転が実現され得る。
【０１４４】
また、上述したように、本実施形態によれば、目標走行路への追従（ＬＫＡモード）と操舵反力トルクＴの制御とが、駆動力分配装置３００及びＥＣＢ６００からなる制駆動力可変手段により一元的に管理される。このため、これらの実現にあたって、ＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＥＰＳアクチュエータ５００は不要であり、これらを備えない車両においても、広く本実施形態に係るＬＫＡ制御を適用することができ、汎用性の面においても実践上極めて有益である。
【０１４５】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、例えば、車両を目標走行路に追従させる機能を有する車両に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４７】
ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ…車輪、１０…車両、１１…プロペラシャフト、１２…ステアリングホイル、１３…アッパーステアリングシャフト、１４…ロアステアリングシャフト、１５…ラックバー、１６…操舵角センサ、１７…操舵トルクセンサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…制駆動力分配装置、３１０…センターデファレンシャル機構、３２０…フロントデファレンシャル機構、３３０…リアデファレンシャル機構、４００…ＶＧＲＳアクチュエータ、５００…ＥＰＳアクチュエータ、６００…ＥＣＢ、６１０…ブレーキアクチュエータ、６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ、６２０ＲＲ…制動装置。
【図１】
2012001786.tif 000005
【図２】
2012001786.tif 000006
【図３】
2012001786.tif 000007
【図４】
2012001786.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月12日(2012.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、車輪の各々に作用する制駆動力を該各々について個別に変化させることが可能な制駆動力可変手段を備えた車両を制御する装置であって、前記車両の目標運動状態に対応する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、予め設定された、前記目標状態量に対応する状態量及び前記車輪から操舵装置に伝達される操舵反力と、前輪の左右制駆動力差及び後輪の左右制駆動力差との相対関係に基づいて、前記状態量及び操舵反力が、前記設定された目標状態量及び所定の目標操舵反力となるように、前記制駆動力の目標値たる目標制駆動力を設定する目標制駆動力設定手段と、前記車両の運動状態に対応付けられた、少なくとも加減速に関する意思を含むドライバ意思を特定するドライバ意思特定手段とを具備し、前記目標制駆動力設定手段は、前記特定されたドライバ意思に応じて前記設定される目標制駆動力を調整することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
即ち、本発明に係る車両の制御装置は、操舵反力を推定し且つ何らかの手段で推定された操舵反力に抗する力を付与するといったプロセスを踏む必要がある技術思想と較べて、即時性、制御性及び正確性において明らかに優越するものである。
また、本発明に係る車両の制御装置によれば、ドライバ意思特定手段によりドライバ意思が特定される。
ここで、「ドライバ意思」とは、車両の運動状態に影響を及ぼす意思を意味し、端的には、例えば、加減速に関連する意思を意味する。この場合、ドライバ意思特定手段は、例えば、アクセルペダルの踏下量やブレーキペダルの踏下量等を参照してドライバ意思を特定する。
このドライバ意思は、車両の運動状態と相関するため、何ら勘案されない場合、これも車両の運動状態と相関する各輪の制駆動力が、このドライバ意思と干渉する可能性がある。端的な一例としては、ドライバが加速（減速）意思を有する状況において、目標制駆動力が制動力（駆動力）であると、状態量及び操舵反力が目標値に維持されても、ドライバに違和感を与える可能性が高くなる。
そこで、本発明において、目標制駆動力設定手段は、この特定されたドライバ意思に応じて、設定される目標制駆動力を調整する。ここで、「調整」とは、実現すべき制駆動力差の範囲内で制駆動力の配分を適宜変化させる、好適には最適化することを意味する。このような目標制駆動力の調整により、ドライバ意思に干渉しない好適な運動状態制御が実現されるのである。
尚、補足すると、目標制駆動力設定手段は、ドライバが加速意思を有する場合には各輪の制駆動力の合計が駆動力となるように、またドライバが減速意思を有する場合には各輪の制駆動力の合計が制動力となるように、夫々目標制駆動力を調整してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の各々に作用する制駆動力を該各々について個別に変化させることが可能な制駆動力可変手段を備えた車両を制御する装置であって、
前記車両の目標運動状態に対応する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、
予め設定された、前記目標状態量に対応する状態量及び前記車輪から操舵装置に伝達される操舵反力と、前輪の左右制駆動力差及び後輪の左右制駆動力差との相対関係に基づいて、前記状態量及び操舵反力が、前記設定された目標状態量及び所定の目標操舵反力となるように、前記制駆動力の目標値たる目標制駆動力を設定する目標制駆動力設定手段と、
前記車両の運動状態に対応付けられた、少なくとも加減速に関する意思を含むドライバ意思を特定するドライバ意思特定手段と
を具備し、
前記目標制駆動力設定手段は、前記特定されたドライバ意思に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力が前記設定された目標制駆動力となるように前記制駆動力可変手段を制御する旨の自動操舵制御を実行する制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
ドライバの操舵入力の有無を判別する判別手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記自動操舵制御の実行期間において前記操舵入力が有ると判別された場合に前記自動操舵制御を終了する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記判別手段は、前記操舵入力の有無として、ドライバ操舵トルク及びドライバ操舵角のうち少なくとも一方が基準値以上であるか否かを判別し、
前記制御手段は、前記少なくとも一方が前記基準値以上である場合に、前記自動操舵制御を終了する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記目標操舵反力は、予め設定された許容上限値以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記状態量は前記車両のヨーレートであり、
前記目標状態量設定手段は、前記目標状態量として前記ヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記目標制駆動力設定手段は、前記相対関係の一部として、操舵輪の接地中心点と該操舵輪におけるキングピン軸の仮想接地点との距離たるキングピンオフセットに基づいて前記目標制駆動力を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記路面の状態を特定する路面状態特定手段を更に具備し、
前記目標制駆動力設定手段は、前記特定された路面の状態に応じて前記設定される目標制駆動力を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記目標制駆動力設定手段は、制動力に対し駆動力が優先されるように前記目標制駆動力を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【国際調査報告】
2012001786.tif 000009
2012001786.tif 000010
2012001786.tif 000011